【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料制备，特别涉及cu2s@ti3c2复合光催化材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、近几十年来，随着工业化的快速发展，各种不可生物降解的有毒微污染物(如抗生素、农药等)被随意排放到水环境中，破坏了原有的水生态系统，严重威胁着人类和生物的健康。盐酸四环素(tetracycline hydrochloride, tch)是具有代表性的抗生素之一，广泛应用于医疗和农业。然而，由于人体不能充分吸收tch，导致残留tch在水生环境中积累，对生物物种有潜在危害，可能产生耐药病原体。这些水污染物急需被清除，以维护自然界的平衡发展。作为一种新兴技术，基于半导体的光催化技术相对于离子交换、膜分离、化学吸附而言具有高效、成本廉价、无二次污染和能直接利用天然太阳能等优势，被认为去除水污染最先进的环保替代技术。
2、局域表面等离子体共振(lspr)被认为是提高反应效率的有效策略。等离子体模式是由金属或半导体纳米粒子表面的自由电荷载流子(即空穴或电子)与入射光频率共振产生的集体和相干振荡产生的。作为主要的能量耗散途径，lspr的非辐射衰变可以产生高能量载流子，称为热载流子，热载流子可以转移到邻近的受体上参与各种氧化还原反应。贵金属纳米材料中的lspr由于易于光谱调谐和光学稳定性强，在生物传感器、癌症治疗、环境修复和太阳能转换等领域得到了广泛的研究和应用。然而，贵金属基lspr仅出现在可见光和近红外(nir)范围内，并且主要受形态因素的影响，因此限制了它们的有效应用。相反，铜硫族化合物(cu2−xa, a = s, se, t
3、ti3c2 mxene-“电子阱”被用作构建异质结的协同催化剂，在提高光催化半导体的光敏活性方面显示出巨大的潜力。low等人制备出在ti3c2表面原位生成tio2复合材料，其表现出优异的光催化co2还原活性。li等人制备了ti3c2 mxene/mos2纳米片/tio2纳米片(2d/2d/2d)异质结，其暴露的(001)晶面，光催化制氢活性大幅增强。ding等人构建cds/ti3c2(2d/2d)异质结，使半导体和助催化剂之间接触面增大，从而光催化析氢反应活性增强；因此制备cu2s@ti3c2复合光催化材料是可行的。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种cu2s@ti3c2复合光催化材料的制备方法及其应用，通过在单片层ti3c2纳米片表面上原位自组装中空cu2s纳米立方块，构建肖特基势垒（sb）位点cu2s@ti3c2氧化还原系统。本专利技术制备的催化剂具有易于制备、低成本和高催化活性等优点。
2、技术方案：本专利技术提供了一种cu2s@ti3c2复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、用 lif+hcl混合溶液刻蚀ti3alc2，制备单片层ti3c2；
4、s2、将所述单片层ti3c2在去离子水中冰浴超声混合均匀，加入cuso4∙5h2o，搅拌，接着加入柠檬酸三钠二水，持续搅拌并加入naoh水溶液，得黑蓝色溶液；向所述黑蓝色溶液中加入抗坏血酸水溶液，搅拌，洗涤，干燥，得cu2o@ti3c2；将所述cu2o@ti3c2配置成cu2o@ti3c2水溶液，在所述cu2o@ti3c2水溶液中滴加na2s·9h2o溶液，搅拌，离心，洗涤，得沉淀物；将所述沉淀物分散在溶剂中，加入na2s2o3溶液，搅拌，离心，洗涤，干燥，得cu2s@ti3c2复合光催化材料。
5、进一步地，s2中，所述单片层ti3c2、cuso4∙5h2o和柠檬酸三钠二水的质量比为10-40∶15∶6。
6、进一步地，s2中，所述naoh水溶液的浓度为1.25 mol/l；所述抗坏血酸水溶液的浓度为0.03mol/l；所述naoh水溶液与抗坏血酸水溶液的体积比为4∶10-11。
7、进一步地，s2中，所述na2s∙9h2o溶液的浓度为6.25 mmol/l；所述na2s2o3溶液的浓度为1mol/l；所述cu2o@ti3c2、na2s∙9h2o溶液和na2s2o3溶液的用量比为35-40 mg∶20 ml∶8ml。
8、进一步地，s1中，制备单片层ti3c2的具体方法为：在hcl溶液中，依次加入lif和ti3alc2，室温下搅拌一定时间后，离心水洗，再加入去离子水，冰浴超声，离心取上清液，冻干得到单片层ti3c2。
9、进一步地，所述lif与ti3alc2的质量比为1-1.6∶1。
10、进一步地，所述hcl溶液的浓度为9 mol/l；所述hcl溶液的体积为20 ml。
11、优选地，所述冰浴超声时间为1-1.5 h。
12、优选地，s2中，所述单片层ti3c2在去离子水中冰浴超声时间为1-1.5 h。
13、本专利技术还提供一种如上述任一项所述方法制备的cu2s@ti3c2复合光催化材料在在光催化降解盐酸四环素中的应用。
14、有益效果：与现有技术相比，本专利技术的具体有益效果如下：
15、本专利技术通过选择性剥离ti3alc2中的al3+成功制备大片层ti3c2(mxene)。采用模板法，在ti3c2纳米片表面上原位自组装中空cu2s纳米立方块，构建肖特基势垒（sb）位点cu2s@ti3c2氧化还原系统。在模板法中，利用ti3c2表面带电负性，cu2+与ti3c2之间形成范德华力，从而均匀的吸附在ti3c2纳米片上，通过naoh使水溶液中cu2+形成cu(oh)2@ ti3c2。再通过抗坏血酸（vc）还原cu2+为cu+，合成cu2o@ ti3c2。通过na2s∙9h2o在纳米立法块表面合成一层cu2s壳，再形成紧密均匀cu2s@ti3c2异质结构。由于中空纳米立方体cu2s均匀的在ti3c2较大的纳米单片层上原位生长所形成复合光催化剂，在界面处形成2d/2d cu2s@ti3c2异质结，同时cu2s具有局域表面等离子体共振，所以在界面处具有良好的结构耦合和电子耦合效应，从而提高光生电子和空穴的分离。通过300w氙灯作为光源光催化降解盐酸四环素（tc）来测评cu2s@ti3c2复合材料的光催化活性。cu2s@ti3c2复合物表现出的高光催化氧化还原效应进一步表明，ti3c2 mxene-“电子阱”被用作构建异质结的协同催化剂，在提高光催化半导体的光敏活性方面显示出巨大的潜力。本专利技术制备的催化剂易于制备、低成本、催化活性高。
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1.一种Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：S2中，所述单片层Ti3C2、CuSO4∙5H2O和柠檬酸三钠二水的质量比为10-40∶15∶6。
3.根据权利要求1所述的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：S2中，所述NaOH水溶液的浓度为1.25 mol/L；所述抗坏血酸水溶液的浓度为0.03 mol/L；所述NaOH水溶液与抗坏血酸水溶液的体积比为4∶10-11。
4.根据权利要求1所述的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：S2中，所述Na2S∙9H2O溶液的浓度为6.25 mmol/L；所述Na2S2O3溶液的浓度为1 mol/L；所述Cu2O@Ti3C2、Na2S∙9H2O溶液和Na2S2O3溶液的用量比为35-40 mg∶20 mL∶8 mL。
5.根据权利要求1所述的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：S1中，制备单片层Ti3C2的具体方法
6.根据权利要求5所述的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：所述LiF与Ti3AlC2的质量比为1-1.6∶1。
7.根据权利要求5所述的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：所述HCl溶液的浓度为9 mol/L；所述HCl溶液的体积为20 mL。
8.根据权利要求5所述的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：所述冰浴超声时间为1-1.5 h。
9. 根据权利要求1所述的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：S2中，所述单片层Ti3C2在去离子水中冰浴超声时间为1-1.5 h。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述方法制备的Cu2S@Ti3C2复合光催化材料在在光催化降解盐酸四环素中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种cu2s@ti3c2复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的cu2s@ti3c2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：s2中，所述单片层ti3c2、cuso4∙5h2o和柠檬酸三钠二水的质量比为10-40∶15∶6。
3.根据权利要求1所述的cu2s@ti3c2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：s2中，所述naoh水溶液的浓度为1.25 mol/l；所述抗坏血酸水溶液的浓度为0.03 mol/l；所述naoh水溶液与抗坏血酸水溶液的体积比为4∶10-11。
4.根据权利要求1所述的cu2s@ti3c2复合光催化材料的制备方法，其特征在于：s2中，所述na2s∙9h2o溶液的浓度为6.25 mmol/l；所述na2s2o3溶液的浓度为1 mol/l；所述cu2o@ti3c2、na2s∙9h2o溶液和na2s2o3溶液的用量比为35-40 mg∶20 ml∶8 ml。
5.根据权利要求1所述的cu2s@ti3c2复合光催化材料的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，茆平，孙爱武，平笑武，王增雨，陈梓，冯利蓉，张静，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：
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